JP6159347B2 - 分取クロマトグラフィーカラム - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は、2012年2月22日に出願された米国仮特許出願第61/601,904号の恩典を主張し、該出願の内容はその全体が参照により本書に組み入れられる。

1.発明の分野
本発明は、分取クロマトグラフィーカラム、すなわち、分析目的のためというよりはむしろ商業利用のための、分子種が原料溶液から大量に抽出されるクロマトグラフィーカラムに関する。

2.従来技術の説明
本発明が主に指向するクロマトグラフィーカラムは、軟質(半固体)または硬質(固体)粒子からできた固体または半固体の固定相の充填ベッドを介した移動相の栓流用に設計された分取クロマトグラフィーカラムである。典型的なこのようなカラムは、板によって両端が閉塞されたシリンダであり、各板は、流体ポート、分配システム、およびフィルタを備えている。シリンダは、「ベッド」を形成するように充填された1種または複数種の分離媒体で均一に満たされている。フィルタが有する孔径は、シリンダ内に媒体を保持するために媒体の粒径より小さいが、処理液(すなわち移動相)がフィルタひいてはカラムを通過するためには十分に大きい。分配システムは、処理液がベッドの全幅にわたって拡散するのを確実なものにし、これによってベッドが最大限に利用される。

典型的な分取クロマトグラフィーカラムは直径が十分に大きく、商業的に有用なスループット速度、すなわち経済的に採算が合う生成率で抽出種を生成するスループット速度でカラム内での分離を行うことができる。典型的なカラムは、深さも十分に小さくカラムを介した圧力損失が低く、これによりカラムに移動相を強制的に通過させるための高いポンプ圧が必要となることが回避される。しかしながら、移動相と固定相とを適切に相互作用させるのに足る長い滞留時間を移動相に提供するためには十分な深さがなければならない。典型的なカラムはまた、降下されて固定相と接触しかつ固定相を所望の高さまで圧縮するプランジャーまたはピストンヘッドを含む。操作時には、移動相は、ベッドの全幅にわたって移動相を分散させるための分配板を含むプランジャーを通してカラム頂部に進入し、これによりベッドが最大限に利用される。

上に記載したタイプの分取クロマトグラフィーカラムの性能は、固定相の均一度に非常に影響を受けやすい。移動相がベッドの幅にわたって均等に分配されるようにベッドが均質であり、コンパクトであり、かつ均一の深さを有する際に、至適な操作が達成される。現在の技術水準にあっては、カラムの精製、衛生化、保管、および運搬中に調節可能でありなおかつ安定である固定相の必要性が、調節可能な機械的アセンブリを備えたカラムをもたらした。カラムの部品間、特にプランジャーとカラムチューブとの間または底板とチューブとの間のシーリングには、部品の厳密な調節、部品の近接なアライメント、およびカラムチューブの平滑な内表面が必要になる。さらに、特に食物または薬物を精製するために使用されるカラムでは、チューブ自体、板、および分配器が挙げられる生成物に接するカラムの部品は、安定かつ不活性な、すなわち生成物と接触した際に生成物へ浸出せずまた腐食もしない特殊な材料でできていなければならない。結果として、カラム部品の数、カラムの容量、部品を作る材料、および部品の寸法精度がカラムを高価にし、したがって使い捨て用途には不向きである。膜またはモノリスなどの他の形態の媒体の使用は、より簡便でありかつより費用が低くなり得るが、同程度の精製度をもたらすことができないことが多い。

例えば充填済み(prepacked)または使い捨てカラム用途で、充填カラムを長距離運搬することもカラムの性能を維持することに関する課題である。カラム充填のための流動循環および軸圧縮などの下向きの力のみを使用する充填方法はいずれも、短期間または長期間を経て、各粒子が下側の粒子に支持を受ける何らかの平衡状態で媒体粒子の沈降を成し遂げる。しかしながらこの配置は至適なものではない場合がある。というのも、チューブ壁の摩擦によるかまたは粒子の大きさおよび形状の違いにより、過度の空隙がやはり発生し得る。これら粒子のランダムな積層も至適なものではない。というのも、運搬中の振動、衝撃、ならびに傾斜および熱的変動が粒子の局所的な再配列を誘導することが多く、ベッドの更なる圧縮、上清の形成、ベッドの亀裂の発生が生じる。これは、特に、ベッドが圧縮下で維持されない圧縮不可能なクロマトグラフィー媒体が使用された際に、充填カラムの長距離の運搬を阻害するものである。

上に挙げた問題は、カラムの特定の設計、特別な充填装置、および特定の充填方法によって対処でき、少なくともある程度は軽減できることが現在見出されている。この設計は、クロマトグラフィーカラム内側のライナーの使用によっていくつかの態様において著しく簡素化および費用軽減することができる。ライナーは、例えば、分離媒体を含みかつライナー内でのピストンの移動を可能にするチューブ状かつ可撓性の水不透過性フィルムであり得る。この構成は、スラリーまたは乾燥粒子のいずれの形態の媒体も以下に記載の充填方法でコンパクトかつ均一なベッドに充填することを可能にし、カラムの操作中および運搬中にベッドをコンパクトかつ均一に保つ。ライナーの使用はまた、カラムの衛生化、保管、および運搬を促進しかつ向上し、最少量の器材とりわけ生成物と接触する器材部品を使用する。ライナーの使用はまた、充填ベッドをカラムから離すことができる。いくつかの態様では、ライナーは透明であり、ユーザーが容易にライナー内の内容物を見ることができる。ライナーを含む硬質の外側シェルは、別の態様では透明であってもなくてもよい。

さらなる長所としては、記載の充填方法の恩恵による、使い捨てカラムの場合では汚染廃棄物を非汚染廃棄物から分離する能力、および多数のサイクルにわたる充填ベッドのより高い安定性が挙げられる。

ベッド高および粒子配列の点で、非常に高性能かつ再現性のある充填を達成することができる充填方法および装置も提供される。この目的は、媒体の正確な投入と流動充填および律動(打撃)充填を組み合わせた充填方法との併用によって達成される。この局面は上に記載のようなカラムライナーと共に用いられ得るが、充填方法にライナーを含むことは任意である。打撃充填が使用されるいくつかの態様では、クロマトグラフィー樹脂(すなわち分離媒体材料)は、例えばセラミックアパタイト(ハイドロキシアパタイトおよびフルオロアパタイトを非限定的に含む)またはシリカなど、硬質または半硬質である。

ピストンのボア孔またはカラムの底板内のボア孔にフィルタを適用しかつ密着させる新規な方法も本明細書において提供される。該方法は、フィルタ用の領域が熱膨張するようにピストンおよび/またはカラムを加熱する工程を伴う。最終的には、フィルタはその外径を収縮させるために冷却され得る。次いでフィルタを加え、ピストンおよび/またはカラムを周囲温度まで冷却させる一方で、フィルタが周囲温度まで温まることによってフィルタの周りの領域がきつく密着し、これによりボア孔を覆うようにフィルタが付着する。

いくつかの態様では、
硬質カラムシェルと、
該カラムシェルに結合され、硬質かつ液体不透過性の基部の上に多孔質材料の層(フィルタ)を含む底板であって、該基部がその中に液体の通過のためのポートを有する、底板と、
硬質かつ液体不透過性の基部の下に多孔質材料の層(フィルタ)を含む、該カラムシェル内のチューブ内に嵌合するピストンであって、該基部がその中に液体の通過のためのポートを有する、ピストンと、
分離媒体の充填ベッドを含む可撓性で水不透過性の材料の該チューブであって、該ピストンを取り囲み、第一端が開口し、第二端が該底板で閉塞された該チューブと
を含む、クロマトグラフィーカラムが提供される。

いくつかの態様では、カラムはチューブとピストンとの間に解放可能なシールをさらに含む。いくつかの態様では、ピストンがシールを含む。いくつかの態様では、硬質カラムシェルがシールを含む。いくつかの態様では、シールは、Oリング、ローブ(lobe)継手、およびスクレーパーシールからなる群より選択される。

いくつかの態様では、ピストンとカラムシェルとの間にクリアランスがある状態で該ピストンが該カラムシェル内に嵌合して、液体が該ピストンを通過することが可能になり、これにより、該ピストンが該カラムシェル内を移動する時に、該ピストンの上方および下方の圧力が均一になる。

いくつかの態様では、可撓性で水不透過性の材料は弾性である。

いくつかの態様では、底板上の多孔質材料の層は平面であり、基部は該基部内のポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層は該基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触する。いくつかの態様では、ピストン上の多孔質材料の層は平面であり、該ピストンは該多孔質材料の層に面しかつ該ピストン内のポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該多孔質材料の層は該凹面の外縁に沿って該凹面に、該外縁の内側において該層と該凹面との間に隙間を残しつつ接触する。

いくつかの態様では、底板上の多孔質材料の層は平面であり、基部は該基部内のポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層は該基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触し、ピストン上の多孔質材料の層は平面であり、該ピストンは該多孔質材料の層に面しかつ該ピストン内のポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該ピストンの該多孔質材料の層は該凹面の外縁に沿って該ピストンの該凹面に、該外縁の内側において該層と該凹面との間に隙間を残しつつ接触する。

いくつかの態様では、カラムは、カラムシェルの高さを伸長させるために該カラムシェルに脱着可能に取り付け可能なカラムシェル延長部をさらに含み、可撓性で水不透過性の材料のチューブが該カラムシェルおよび該カラムシェル延長部の両方を介して延在するのに十分な長さのものであり、該カラムシェル延長部がピストンと該延長部との間にクリアランスがある状態で該ピストンを受け入れるのに十分な幅のものであり、そのため液体が該ピストンを通過することが可能になり、これにより、該可撓性で水不透過性の材料のチューブが該カラムシェルおよび該カラムシェル延長部の両方の内部にあって該ピストンが該チューブ内を移動する時に、該ピストンの上方および下方の圧力が均一になる。いくつかの態様では、カラムは、カラムシェル延長部に取り付けられかつピストンを支持するキャップと、可撓性で水不透過性の材料のチューブの第一端を該キャップに結合するための手段とをさらに含む。いくつかの態様では、カラムは、カラムにおいてピストンの下へのクロマトグラフィー媒体のスラリーの注入を可能にするスラリー注入ポートをさらに含む。

いくつかの態様では、カラムは、該カラムにおける分離媒体の粒子の充填を向上させるために基部を律動的にタッピング(tapping)することができる打撃テーブルを該基部の下にさらに含む。

いくつかの態様では、クロマトグラフィーカラムは、分取クロマトグラフィーカラムである。

クロマトグラフィーカラムを充填する方法も提供される。いくつかの態様では、方法は、以下の工程を含む：(a)硬質カラムシェルに可撓性で水不透過性の材料のチューブを配置する工程であって、該チューブは第一端が開口し、第二端が硬質かつ液体不透過性の基部の上に多孔質材料の層を含む底板で閉塞され、該多孔質材料の層はチューブの該第一端に面し、該基部はその中に液体の排出のためのポートを有する、工程;(b)該カラムシェル内の該チューブに分離媒体粒子のスラリーを配置しかつ該スラリーの上の該チューブにピストンを配置する工程であって、該ピストンは、該スラリーに面した多孔質材料の層と、該多孔質材料の層の上に液体を供給するためのポートとを有する、工程;(c)該ピストンと該底板との間に液体の下方循環を起こして該スラリーを沈降させかつ圧縮する工程;および(d)該スラリーの上に該ピストンを降下させて該粒子を充填ベッドに圧縮する工程。

いくつかの態様では、方法は、基部の下からの打撃タッピングでスラリーの充填を補助する工程をさらに含む。いくつかの態様では、打撃タッピングは、5mm未満の振幅で0.2〜100Hzの周波数で起きる。

いくつかの態様では、方法は、カラムシェル内に可撓性で水不透過性の材料のチューブを配置する前に、該カラムシェルの高さを伸長させるために該カラムシェルにカラムシェル延長部を取り付けることをさらに含み、工程(a)が、該カラムシェルおよび該カラムシェル延長部の両方に該可撓性で水不透過性の材料のチューブを配置することを含み;工程(b)が、該カラムシェルおよび該カラムシェル延長部の両方に延在するように該チューブ内に十分な量のスラリーを配置することを含み;工程(c)が、該チューブの該カラムシェル内にある部分に粒子のすべてを圧縮することを含み;該方法は、(d)工程(c)の後に該カラムシェル延長部を取り除いて、充填ベッドを含む該カラムシェルを残す工程をさらに含む。

いくつかの態様では、方法は、工程(c)の前に、ピストンを支持するキャップでカラムシェル延長部の頂部を閉塞する工程、および可撓性で水不透過性の材料のチューブの第一端を該キャップに結合する工程をさらに含む。

いくつかの態様では、方法は、(e)充填ベッドを取り囲む、長さを短くしたチューブを残すために、充填ベッドの上方の可撓性で水不透過性の材料のチューブを切断する工程をさらに含む。

いくつかの態様では、底板上の多孔質材料の層は平面であり、基部は該基部内のポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層は該基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触する。

いくつかの態様では、ピストン上の多孔質材料の層は平面であり、該ピストンは該多孔質材料の層に面しかつ該ピストン内のポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該多孔質材料の層は該凹面の外縁に沿って該凹面に、該外縁の内側において該層と該凹面との間に隙間を残しつつ接触する。

可撓性で水不透過性の材料のチューブも提供され、該チューブは、第一端が開口し、第二端が硬質かつ液体不透過性の基部の上に多孔質材料の層を含む底板で閉塞されており、該多孔質材料の層は該チューブの該第一端に面し、該基部はその中に液体の通過のためのポートを有する。いくつかの態様では、可撓性で水不透過性の材料は弾性である。いくつかの態様では、多孔質材料の層は平面であり、基部はポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該層は該基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触する。

クロマトグラフィーカラム(ライナーを含むかまたは任意で含まない)も提供される。いくつかの態様では、カラムは、分離媒体の充填ベッドを含む硬質で水不透過性のカラムシェルであって、該シェルが、ピストンを取り囲み、第一端が開口し、第二端が底板で閉塞されたチューブを形成し、該シェルまたは該ピストンが液体の供給のためのポートを含む、カラムシェルと、該カラムシェルに結合され、硬質かつ液体不透過性の基部の上に多孔質材料の層を含む該底板であって、該基部がその中に液体の通過のためのポートを有する、底板と、該シェル内に嵌合し、該ピストンと該シェルとの間にシールを含む該ピストンとを含む。

いくつかの態様では、シールは、Oリング、ローブ継手、およびスクレーパーシールからなる群より選択される。いくつかの態様では、ピストンがシールを含む。いくつかの態様では、硬質カラムシェルがシールを含む。

いくつかの態様では、底板上の多孔質材料の層は平面であり、基部は該基部内のポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層は該基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触する。

いくつかの態様では、ピストン上の多孔質材料の層は平面であり、該ピストンは、該多孔質材料の層に面しかつ該ピストン内のポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該多孔質材料の層は該凹面の外縁に沿って該凹面に、該外縁の内側において該層と該凹面との間に隙間を残しつつ接触する。

いくつかの態様では、底板上の多孔質材料の層は平面であり、基部は該基部内のポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層は該基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触し、ピストン上の多孔質材料の層は平面であり、該ピストンは、該多孔質材料の層に面しかつ該ピストン内のポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該ピストンの該多孔質材料の層は該凹面の外縁に沿って該ピストンの該凹面に、該外縁の内側において該層と該凹面との間に隙間を残しつつ接触する。

いくつかの態様では、カラムは、カラムシェルの高さを水不透過的に伸長させるために、該カラムシェルに取り付け可能な水不透過性カラムシェル延長部をさらに含み、該シェル延長部は、ピストンと該延長部との間にクリアランスがある状態で該ピストンを受け入れるのに十分な幅のものであり、液体が該ピストンを通過することが可能になり、これにより、該ピストンの上方および下方の圧力が均一になる。いくつかの態様では、カラムは、カラムシェル延長部に取り付けられかつピストンを支持するキャップをさらに含む。いくつかの態様では、カラムは、該カラムにおいてピストンの下にクロマトグラフィー媒体のスラリーを注入するために使用することができるスラリー注入ポートをさらに含む。

いくつかの態様では、クロマトグラフィーカラムは分取クロマトグラフィーカラムである。

上に記載の分取クロマトグラフィーカラムを充填する方法も提供される。いくつかの態様では、方法は以下の工程を含む：(a)底端部が底板で閉塞されたカラムシェルに分離媒体粒子のスラリーを配置しかつ該スラリーの上の該カラムシェルにピストンを配置する工程;(b)該ピストンを支持するキャップでカラムシェル延長部の頂部を閉塞する工程;(c)該ピストンと該底板との間に液体の下方循環を起こして該スラリーを沈降させかつ圧縮する工程;(d)該スラリーの上に該ピストンを降下させて該粒子を充填ベッドに圧縮する工程;および(e)工程(d)の後に該カラムシェル延長部を取り除いて該充填ベッドを含む該カラムシェルを残す工程。いくつかの態様では、カラムは、該カラムにおける分離媒体の粒子の充填を向上させるために基部を律動的にタッピングすることができる打撃テーブルを該基部の下にさらに含む。

いくつかの態様では、硬質カラムシェルおよび可撓性で水不透過性の材料のチューブは、懸濁液(スラリー)状の媒体を含むのに十分な高さであり、該チューブ全体に沿って該チューブをピストンに対してシールするためのガスケットまたは突起を備えた該ピストンをさらに含む。

クロマトグラフィーカラムを充填するための、クロマトグラフィーカラムの底板内のボア孔および/またはピストン内のボア孔にフィルタを取り付ける方法も提供される。いくつかの態様では、方法は、ボア孔を含む開口が膨張するように底板および/またはピストンを加熱する工程と;加熱された開口にフィルタを配置する工程と;該底板および/またはピストンを冷却させて、これにより該フィルタが該開口に固定されるように該開口を収縮させる工程とを含む。

いくつかの態様では、加熱された開口に配置されたフィルタは、周囲温度に戻るとすぐに膨張するように周囲温度未満に冷却される。

いくつかの態様では、方法は、フィルタ端部を除くフィルタ上の少なくとも1カ所において該フィルタを底板および/またはピストンに締結する工程をさらに含む。いくつかの態様では、締結する工程は、フィルタを通して底板および/またはピストンの中まで1つまたは複数のねじを付加することを含む。

以下に、本発明の基本的な諸特徴および種々の態様を列挙する。
［１］
硬質カラムシェルと、
該カラムシェルに結合され、硬質かつ液体不透過性の基部の上に多孔質材料の層(フィルタ)を含む底板であって、該基部がその中に液体の通過のためのポートを有する、底板と、
硬質かつ液体不透過性の基部の下に多孔質材料の層(フィルタ)を含む、該カラムシェル内のチューブ内に嵌合するピストンであって、該基部がその中に液体の通過のためのポートを有する、ピストンと、
分離媒体の充填ベッドを含む可撓性で水不透過性の材料の該チューブであって、第一端が開口し、第二端が該底板で閉塞された、該ピストンを取り囲む、該チューブと
を含む、クロマトグラフィーカラム。
［２］
チューブとピストンとの間に解放可能なシールをさらに含む、［1］記載のクロマトグラフィーカラム。
［３］
ピストンがシールを含む、［2］記載のクロマトグラフィーカラム。
［４］
硬質カラムシェルがシールを含む、［2］記載のクロマトグラフィーカラム。
［５］
シールが、Oリング、ローブ(lobe)継手、およびスクレーパーシールからなる群より選択される、［2］記載のクロマトグラフィーカラム。
［６］
ピストンとカラムシェルとの間にクリアランスがある状態で該ピストンが該カラムシェル内に嵌合し、そのため液体が該ピストンを通過することが可能になり、これにより、該ピストンが該カラムシェル内を移動する時に、該ピストンの上方および下方の圧力が均一になる、［1］記載のクロマトグラフィーカラム。
［７］
可撓性で水不透過性の材料が弾性である、［1］記載のクロマトグラフィーカラム。
［８］
底板上の多孔質材料の層が平面であり、基部が該基部内のポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触する、［1］記載のクロマトグラフィーカラム。
［９］
ピストン上の多孔質材料の層が平面であり、該ピストンが、該多孔質材料の層に面しかつ該ピストン内のポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該凹面の外縁に沿って該凹面に、該外縁の内側において該層と該凹面との間に隙間を残しつつ接触する、［1］記載のクロマトグラフィーカラム。
［１０］
底板上の多孔質材料の層が平面であり、基部が該基部内のポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触し、
ピストン上の多孔質材料の層が平面であり、該ピストンが、該多孔質材料の層に面しかつ該ピストン内のポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該ピストンの該多孔質材料の層が該凹面の外縁に沿って該ピストンの該凹面に、該外縁の内側において該層と該凹面との間に隙間を残しつつ接触する、［1］記載のクロマトグラフィーカラム。
［１１］
カラムシェルの高さを伸長させるために該カラムシェルに脱着可能に取り付け可能なカラムシェル延長部をさらに含み、
可撓性で水不透過性の材料のチューブが、該カラムシェルおよび該カラムシェル延長部の両方を介して延在するのに十分な長さのものであり、該カラムシェル延長部が、ピストンと該延長部との間にクリアランスがある状態で該ピストンを受け入れるのに十分な幅のものであり、そのため液体が該ピストンを通過することが可能になり、これにより、該可撓性で水不透過性の材料のチューブが該カラムシェルおよび該カラムシェル延長部の両方の内部にありかつ該ピストンが該チューブ内を移動する時に、該ピストンの上方および下方の圧力が均一になる、［1］記載のクロマトグラフィーカラム。
［１２］
カラムシェル延長部に取り付けられかつピストンを支持するキャップと、可撓性で水不透過性の材料のチューブの第一端を該キャップに結合するための手段とをさらに含む、［11］記載のクロマトグラフィーカラム。
［１３］
カラムにおいてピストンの下へのクロマトグラフィー媒体のスラリーの注入を可能にするスラリー注入ポートをさらに含む、［12］記載のクロマトグラフィーカラム。
［１４］
カラムにおける分離媒体の粒子の充填を向上させるために基部を律動的にタッピング(tapping)することができる打撃テーブルを該基部の下にさらに含む、［1］記載のクロマトグラフィーカラム。
［１５］
クロマトグラフィーカラムが分取クロマトグラフィーカラムである、［1］記載のクロマトグラフィーカラム。
［１６］
(a)硬質カラムシェルに可撓性で水不透過性の材料のチューブを配置する工程であって、該チューブは第一端が開口し、第二端が硬質かつ液体不透過性の基部の上に多孔質材料の層を含む底板で閉塞され、該多孔質材料の層はチューブの該第一端に面し、かつ該基部はその中に液体の排出のためのポートを有する、工程;
(b)該カラムシェル内の該チューブに分離媒体粒子のスラリーを配置しかつ該スラリーの上の該チューブにピストンを配置する工程であって、該ピストンは該スラリーに面した多孔質材料の層と該多孔質材料の層の上に液体を供給するためのポートとを有する、工程;
(c)該ピストンと該底板との間に液体の下方循環を起こして該スラリーを沈降させかつ圧縮する工程;および
(d)該スラリーの上に該ピストンを降下させて該粒子を充填ベッドに圧縮する工程
を含む、クロマトグラフィーカラムを充填する方法。
［１７］
基部の下からの打撃タッピングでスラリーの充填を補助する工程を含む、［16］記載の方法。
［１８］
打撃タッピングが、5mm未満の振幅で0.2〜100Hzの周波数で起きる、［17］記載の分取クロマトグラフィーカラム。
［１９］
カラムシェル内に可撓性で水不透過性の材料のチューブを配置する前に、該カラムシェルの高さを伸長させるために該カラムシェルにカラムシェル延長部を取り付ける工程をさらに含む方法であって、
工程(a)が、該カラムシェルおよび該カラムシェル延長部の両方に該可撓性で水不透過性の材料のチューブを配置することを含み、
工程(b)が、該カラムシェルおよび該カラムシェル延長部の両方に延在するように該チューブ内に十分な量のスラリーを配置することを含み、
工程(c)が、該チューブの該カラムシェル内にある部分に粒子のすべてを圧縮することを含み、
該方法が、
(d)工程(c)の後に該カラムシェル延長部を取り除いて、充填ベッドを含む該カラムシェルを残す工程
をさらに含む、［15］記載の方法。
［２０］
工程(c)の前に、ピストンを支持するキャップでカラムシェル延長部の頂部を閉塞する工程、および可撓性で水不透過性の材料のチューブの第一端を該キャップに結合する工程をさらに含む、［16］記載の方法。
［２１］
(e)充填ベッドを取り囲む、長さを短くしたチューブを残すために、充填ベッドの上方の可撓性で水不透過性の材料のチューブを切断する工程
をさらに含む、［16］記載の方法。
［２２］
底板上の多孔質材料の層が平面であり、基部が該基部内のポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触する、［16］記載の方法。
［２３］
ピストン上の多孔質材料の層が平面であり、該ピストンが、該多孔質材料の層に面しかつ該ピストン内のポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該凹面の外縁に沿って該凹面に、該外縁の内側において該層と該凹面との間に隙間を残しつつ接触する、［16］記載の方法。
［２４］
第一端が開口し、第二端が硬質かつ液体不透過性の基部の上に多孔質材料の層を含む底板で閉塞されたチューブであって、該多孔質材料の層が該チューブの該第一端に面し、かつ該基部がその中に液体の通過のためのポートを有する、可撓性で水不透過性の材料のチューブ。
［２５］
可撓性で水不透過性の材料が弾性である、［24］記載のチューブ。
［２６］
多孔質材料の層が平面であり、基部がポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該層が該基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触する、［24］記載のチューブ。
［２７］
分離媒体の充填ベッドを含む硬質で水不透過性のカラムシェルであって、該シェルは、第一端が開口し第二端が底板で閉塞された、ピストンを取り囲むチューブを形成し、該シェルまたは該ピストンは液体の供給のためのポートを含む、カラムシェルと、
該カラムシェルに結合され、硬質かつ液体不透過性の基部の上に多孔質材料の層を含む該底板であって、該基部がその中に液体の通過のためのポートを有する、該底板と、
該シェル内に嵌合し、該ピストンと該シェルとの間にシールを含む、該ピストンと
を含む、クロマトグラフィーカラム。
［２８］
シールが、Oリング、ローブ継手、およびスクレーパーシールからなる群より選択される、［27］記載のクロマトグラフィーカラム。
［２９］
ピストンがシールを含む、［27］記載のクロマトグラフィーカラム。
［３０］
硬質カラムシェルがシールを含む、［27］記載のクロマトグラフィーカラム。
［３１］
底板上の多孔質材料の層が平面であり、基部が該基部内のポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触する、［27］記載のクロマトグラフィーカラム。
［３２］
ピストン上の多孔質材料の層が平面であり、該ピストンが、該多孔質材料の層に面しかつ該ピストン内のポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該凹面の外縁に沿って該凹面に、該外縁の内側において該層と該凹面との間に隙間を残しつつ接触する、［27］記載のクロマトグラフィーカラム。
［３３］
底板上の多孔質材料の層が平面であり、基部が該基部内のポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触し、かつ
ピストン上の多孔質材料の層が平面であり、該ピストンが、該多孔質材料の層に面しかつ該ピストン内のポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該ピストンの該多孔質材料の層が該凹面の外縁に沿って該ピストンの該凹面に、該外縁の内側において該層と該凹面との間に隙間を残しつつ接触する、［27］記載のクロマトグラフィーカラム。
［３４］
カラムシェルの高さを水不透過的に伸長させるために、該カラムシェルに取り付け可能な水不透過性カラムシェル延長部をさらに含むクロマトグラフィーカラムであって、
該シェル延長部が、ピストンと該延長部との間にクリアランスがある状態で該ピストンを受け入れるのに十分な幅のものであり、そのため液体が該ピストンを通過することが可能になり、これにより、該ピストンの上方および下方の圧力が均一になる、［27］記載のクロマトグラフィーカラム。
［３５］
カラムシェル延長部に取り付けられかつピストンを支持するキャップをさらに含む、［34］記載のクロマトグラフィーカラム。
［３６］
カラムにおいてピストンの下へのクロマトグラフィー媒体のスラリーを注入するために使用することができるスラリー注入ポートをさらに含む、［35］記載のクロマトグラフィーカラム。
［３７］
クロマトグラフィーカラムが分取クロマトグラフィーカラムである、［27］記載のクロマトグラフィーカラム。
［３８］
(a)底端部が底板で閉塞されたカラムシェル内に分離媒体粒子のスラリーを配置しかつ該スラリーの上の該カラムシェル内にピストンを配置する工程;
(b)該ピストンを支持するキャップでカラムシェル延長部の頂部を閉塞する工程;
(c)該ピストンと該底板との間に液体の下方循環を起こして該スラリーを沈降させかつ圧縮する工程;
(d)該スラリーの上に該ピストンを降下させて該粒子を充填ベッドに圧縮する工程;および
(e)工程(c)の後に該カラムシェル延長部を取り除いて該充填ベッドを含む該カラムシェルを残す工程
を含む、［27］〜［36］のいずれか一項記載の分取クロマトグラフィーカラムを充填する方法。
［３９］
カラムにおける分離媒体の粒子の充填を向上させるために基部を律動的にタッピングすることができる打撃テーブルを該基部の下にさらに含む、［38］記載の方法。
［４０］
硬質カラムシェルおよび可撓性で水不透過性の材料のチューブが懸濁液(スラリー)状の媒体を含むのに十分な高さであり、該チューブ全体に沿って該チューブをピストンに対してシールするためのガスケットまたは突起を備えた該ピストンをさらに含む、［38］記載の方法。
［４１］
クロマトグラフィーカラムを充填するために、クロマトグラフィーカラムの底板内のボア孔および/またはピストン内のボア孔にフィルタを取り付ける方法であって、
該ボア孔を含む開口が膨張するように該底板および/または該ピストンを加熱する工程;
加熱された開口にフィルタを配置する工程;ならびに
該底板および/または該ピストンを冷却させて、これにより、該フィルタが該開口に固定されるように該開口を収縮させる工程
を含む、方法。
［４２］
加熱された開口に配置されたフィルタが、周囲温度に戻るとすぐに膨張するように周囲温度未満に冷却される、［41］記載の方法。
［４３］
フィルタ端部を除くフィルタ上の少なくとも1カ所において該フィルタを底板および/またはピストンに締結する工程をさらに含む、［41］記載の方法。
［４４］
締結する工程が、フィルタを通して底板および/またはピストンの中まで1つまたは複数のねじを付加することを含む、［43］記載の方法。
本発明のさらなる特徴、局面、目的、および長所が以下の記載から明らかになるであろう。

底板に取り付けられたチューブ状ライナーの断面図である。この図面および本明細書における他のすべての図面は本発明の範囲内である。 カラムチューブの内側に位置する図1のチューブ状ライナーおよび底板の断面図である。 ライナーの内側に配置されている分離媒体と共に示された図2の部材の断面図である。 分離媒体の添加後の図3と同じ図面である。 分離媒体を圧縮するために加えられたピストンを含む図4と同じ図面である。 ピストンの移動方向を示す、図5と同じ図面である。 分離媒体のベッドが完全に充填された後の、図5および図6と同じ図面である。 ピストンがベッドに対して降下された後の、図7と同じ図面である。 ピストン上にシールされた線を示す、図8と同じ図面である。 ライナーのシーリングに続く構造の特定の部品の除去を示す、先行する図と同じ図面である。 キャップがカラムの頂部の上に配置される後続の段階を示す、先行する図と同じ図面である。 分離媒体、ライナー、およびアウターチューブを組み込んだカートリッジの断面図である。 先行する図のカラムを取り外した断面図である。 積層されたカラムの配置の断面図であり、積層体の各カラムは先行する図におけるカラムの構成からなる。 カラムの充填に必要な設備の模式図である。 打撃テーブルを示す、図5と同じ図面である。 独立した枠体によってチューブ延長部が支持されている、図16と同じ図面である。 ライナーの保持のための別の解決策を備え、かつスラリー噴射弁を備えた、図17と同じ図面である。 外部クランプをピストン上のOリングと置き換えた、カラムおよび充填システムの設計についての代替解決策を示す。 ピストンがベッドに対して降下された後の、図19と同じ図面である。 キャップがカラムの頂部の上に配置される後続の段階を示す、図27と同じ図面である。 ガスケットを介してカラムチューブ全体に沿ってピストンでシールされたチューブ状ライナーを備えたカラムの断面図を示す。 図22と同じ図面であるが、ピストンおよび底部がチューブ状ライナーに対して直接シールする態様を示す。 ピストンのボアを含む開口におけるフィルタの位置決めを図示する。

選択された態様の詳細な説明
図1〜11は、本発明の一例示的態様を図示し、空の状態から充填カラムまでのカラムの段階的な変化を示す。これらの図面は、充填装置についての詳細は省略してカラムの設計に着目している。一連の図面は、カラムの様々な部品、組立ておよび解体の方法、ならびに本発明の長所を図解している。図12〜14は、図1〜11の態様についての変形例を示す。図15〜18は充填装置に着目しており、図15は設備の原理を示し、図16〜18は充填方法に関連する設計の変形例を示す。図19〜20は、図5〜11の態様の一代替的態様を図示し、充填カラムを得るための段階的な変化を示す。しかしながら、本発明は全体としてこれらの図に示される構成または該構成の使用についての以下の記載に限定されるものではないと理解される。

図1は、低密度ポリエチレンまたは同様の物性の任意のポリマーなどのプラスチック材料の、チューブ状かつ可撓性の水不透過性フィルム101を図示する。チューブ状フィルムは、第一端が開口しており(すなわち、図に示す記載では上端)、反対の端が底板102によって閉塞されており、この場合はチューブ状フィルムが底板の外端の周りに配置されている。底板102は移動相分配器として働く硬質かつ液体不透過性の基部102aを含み、分配器の上側に多孔質材料の層102bがある。底部処理ポート103は、カラムからの液体の排出のために、分配器の下側から延びている。図1に示す態様では、底板102がリング104に囲まれて、底板の周りにフィルム101が液密に結合されている。リング104の密着は、エラストマー材料のリングを使用することによって、あるいはクランプ、つば、ワイヤー、または底板とプラスチックフィルムとの間に気密シールを形成する任意の他の器具もしくは手段によって達成することができる。シールは、接着剤によってまたは溶接によって形成することもできる。別の解決策も図19でさらに記載されている。この態様では、多孔質材料の層102bは平面であり、基部102aは底部ポート103に向かって勾配した凹状の上面を有し、液体の収集およびデッドボリュームの回避のために多孔質層と基部との間に隙間が残されている。

チューブ101の内径は、結合リング104なしでは、底板102と同じかもしくはわずかに大きいか、またはそれより小さいがさらなる液圧下で膨張するように十分に弾性であり得る。チューブ101の長さは、チューブの内部容積が所望の高さのベッドを形成する際に使用されるスラリー体積を含むように十分大きいものである。

図2は、以下の部材を含むアセンブリを図示する。

カラムチューブ105
本明細書においてカラムシェルとも呼ばれるカラムチューブは硬質であり、カラム内側の圧力を支持する。カラムチューブ105の直径はチューブ状プラスチックフィルム101の直径と同一であり、該チューブ状プラスチックフィルムはこれによりカラムチューブ105に完全に支持されチューブにとってのライナーとして働く。チューブ状プラスチックフィルム101が弾性であり膨張できる場合は、カラムチューブ105は、チューブ状フィルム101より直径をわずかに大きくすることができ、それによりフィルム101がチューブ105と完全に接触するまで該チューブ状フィルムを内圧下で膨張させることが可能になる。このような膨張は、媒体で充填されていくにつれフィルム101にしわの無い状態が維持されるのを確実なものにする。

チューブ延長部106
本明細書においてカラムシェル延長部とも呼ばれるこの延長部は、カラムチューブ105の上方に載置され、該カラムチューブと一直線に並べられ、充填操作中にカラム内側の圧力を支持する。カラムチューブ105と異なり、以下に説明し後続の図に示すように、チューブ延長部106は媒体充填が完了した後に切り離すことができる。チューブ延長部106の直径は、チューブ状プラスチックフィルム101のものと同一であるかまたはわずかに大きくすることができ、カラムチューブ105の利点と同じ利点をもたらす。

上部つなぎ材107
チューブ延長部106とカラムチューブ105との接合部には、上部つなぎ材107のためのクリアランスがあり、該つなぎ材は、例えば、クランプ、つば、ワイヤー、またはピストンにチューブ状フィルムを着脱可能に結合することができる任意のそのような器具であり得る(以下に説明し後続の図で示す)。係合すると、上部つなぎ材107は、チューブ延長部106の内径とほぼ同一の内径を有し、チューブ延長部106およびカラムチューブ105の内側円筒面の滑らかな繋がりを提供する。つなぎ材107はまた、チューブ状プラスチックフィルム101を囲み、充填操作中にカラム内側の圧力を支持する。この上部つなぎ材107は、チューブ延長部106とカラムチューブ101との間の開口部を通じて外部工具によって密着させることができる。このような開口部に代わるものとしては、密着用の工具のアクセスのための開放スロットを備えた、カラムチューブ105内の溝である。ピストンにプラスチックフィルムを溶接する溶接機をつなぎ材107の代わりに使用することができる。

固定クランプ108
このクランプは、同軸配向で完全に一直線上にチューブ延長部106をカラムチューブ105に機械的に結合する。固定クランプ108も充填操作中にカラム内側の圧力を支持する。この態様における固定クランプ108は、チューブ延長部上の肩部109と係合し、内側にねじ山が形成されてカラムチューブ105上のねじ山表面110と係合するナットである。固定クランプ108がカラムチューブ105にねじ止めされていくにつれ、固定クランプ108はカラムチューブ105に対してチューブ延長部106の肩部109を密着させる。図2に示す例では、肩部109は右側にスロット111を含み、上部つなぎ材107へのアクセスを可能にする。例えばトリクランプ、ボルト付きフランジ、およびタイロッドが挙げられる、固定クランプの機能を果たす任意の器具を使用することができる。自動機器により充填を行う際は、密着用の工具のための上部つなぎ材107へのアクセスを残しつつ、チューブ延長部106およびカラムチューブ105を機械の部材によって一体的に保持することができる。

ベッド高調整部112
任意で、ベッド高調整システム112によって底板102の高さを調整することができる。この構成要素は、操作者がカラムチューブ105の高さを変更せずにベッド高を調整するのを可能にする。示されている態様では、ベッド高調整システム112は、カラムの底部において底板102とカラム支持板113との間に制御された距離を設定するスペーサーの積層物として表される。示されている態様では、カラム支持板113は、チューブ延長部106をカラムチューブ105に連結する固定クランプ108と同様の3部構成の固定クランプ114によってカラムチューブ105に固定されている。固定クランプ108と同様に、代替手段としては、トリクランプ、ボルト付きフランジ、およびタイロッドが挙げられる。さらに別のものが当業者には明らかであろう。

図3は、先行する図のカラムにおいて充填ベッドを形成するための手順の冒頭を示す。媒体スラリー121、すなわち分離媒体の粒子のスラリーは、カラムチューブ105に取り付けられたチューブ延長部106によって支持されるチューブ状プラスチックフィルム101へ注入される。底部処理ポート103は、例えばカラム上の弁(図示せず)によって、この段階では閉塞されている。注入される媒体スラリーの量は、スラリーが下方に充填された際に、得られる充填ベッドの上面が上部つなぎ材107のすぐ下になるように正確に選択される。懸濁液として示されているが、媒体は乾燥粒子の形態でもあり得る。

図4は、一旦注入された媒体が、沈降したスラリー123の上方に透明な上清122の層をもたらすのに十分な期間沈降された段階を示す。スラリーの開始量は、次の工程でピストンを収容するためにチューブ延長部106中に十分なスペース124がもたらされるようなものであるのがよい。

図5は、頂部アセンブリすなわちキャップ131を備えたカラムを図示する。頂部アセンブリ131は、ピストン132、フィルタ、および頂部処理ポート133を含む。これらは、底板102の対応する特徴と同様であり、ピストン内に移動相分配システムを含む。ピストンシャフト134は、ピストン132を支持し、該ピストンがカラムチューブ105の軸に沿って降下するのを可能にする。示されている態様では、ピストンシャフト134は、カラムチューブ105およびチューブ延長部106と同心のチューブである。ピストンシャフト134とピストン132との間のOリング135は、水密シールを提供し、摩擦によりピストン132をピストンシャフト134に保持するが、摩擦がピストン132をピストンシャフト134の下に保持するには十分でない場合は機械的なカップリングを加えることもできる。ピストン132は、カラムチューブおよびカラムチューブ延長部そしてチューブ状フィルムの内側に、これらの部品内でのピストンの降下が許容される様式で嵌合する。

頂部アセンブリ131は、充填操作中にカラムの内側の圧力を保持する。頂部アセンブリ131は、Oリング、スクレーパーシール、または他のシーリング手段を備えたボアを有し、それにより頂部アセンブリ131とピストンシャフト134との間に水密シールを確保しつつ、ピストンシャフト134がカラム軸に沿ってボアの中をスライドするのを可能にする。頂部アセンブリ131は、頂部アセンブリ131をチューブ状プラスチックフィルム101に対して気密シールするシールも含む。示されている態様では、頂部アセンブリ131は、底部136および頂部137の2つの部分で構成されている。頂部137は、底部136の中心にあるボアの雌ねじと係合する雄ねじを有する。したがって、頂部137に対して底部136を回転させることによって、該2つの部分間の距離を変更することができる。底部136および頂部137は、これらの外端に、Oリング138を収容する2つの対向する面取り部を有する。底部136および頂部137が互いに接近すると、対向する面取り部は同様に接近し、チューブ状プラスチックフィルム101に対して放射状にOリング138を押圧し、該チューブ状プラスチックフィルムは次いでチューブ延長部106のボアに対して密着する。頂部アセンブリ131は、カラム内側の圧力を保持できることを確実にするためにチューブ状プラスチックフィルム101にわたって密着させることができる。フィルム101の弾性が十分である場合は、図18にさらに図示されるようなアセンブリ131の代替解決策が可能である。

頂部アセンブリ131は、次の様式でチューブ延長部106に結合される。一旦スラリーが沈降すると、上清の層122が残り、ピストンが上清に浸漬される。スラリーを沈降させていない場合は、ピストンはスラリーの上方の空きスペース124に配置されなければならない。媒体は、この処理中はピストンの上方の領域に移動しないのがよい。一旦ピストン132が所定の位置にあると、頂部アセンブリ131はチューブ状プラスチックフィルム101に対して密着される。頂部アセンブリ131が結合された状態で、チューブ状プラスチックフィルムの内側は、底板102に対しておよび頂部アセンブリ131に対してもシールされる。この段階では、ピストン132は、チューブ状プラスチックフィルム101に密接に結合されておらず、ピストンの下方の領域とピストンの上方の領域との間を液体が自由に移動することができる。これにより、ダイナミックシール、すなわち、ピストン132としての可動部とライナー101としての静止部との間のシールの必要性が回避される。したがってプラスチックフィルム101に対するせん断応力が回避され、口径調整され(calibrated)かつ平滑なボアを備えた高価なカラムチューブの必要性も同じく回避される。さらなる利点は、チューブ延長部106およびカラムチューブ105のいずれも、食品等級または薬品等級の材料でできている必要がないということである。これによりカラムのコストがさらに削減される。

図6は、充填操作の冒頭を示す。図15〜18にさらに示すように、至適な充填性能は、打撃および流動充填を組み合わせて得られる。打撃システムは図6および7には示されておらず、制御された流速、制御された圧力、またはこれら両方の下で頂部処理ポート133と底部処理ポート103との間で移動相、すなわち充填緩衝材を循環させることからなる「流動充填」を表すのみである。

充填操作中は、図15〜18と共にさらに記載するように、スラリーベッドが圧密化し始める。これは流動抵抗を作り出し、したがってベッドの両端間の圧力損失およびカラム内側の液圧の両方を増加させる。ピストン132はカラムチューブ105に対して密着していないので、ピストン下方の圧力およびピストン上方の圧力は互いに釣り合っており、ベッドの両端間の圧力損失が増加するにつれて、圧力が均一になるまでピストン下方の液体のいくらかがピストン上方に移動する。しかしながら、頂部チャンバは上側がシールされているので、移動相の大部分は充填ベッドを通って循環し、カラムから流出することができる底部処理ポートに到達する。

上部チャンバ、すなわちピストン132の上方の領域141は、空気トラップとして働く。移動相と共に空気がカラムに導入される場合は、気泡がピストンの外側に移動し、ここで気泡はピストン132とチューブ状フィルム101との間のクリアランスを通って上部チャンバ内を上昇することができる。これにより、ベッドが形成されていくにつれベッドに空気が含まれなくなり、これは、精製のために必要とされる均質かつコンパクトなベッドを得る目的には価値のある状況である。

図7は、圧密化された(充填された)ベッド142を図示する。ベッドが圧密化されると、ベッドの両端間の圧力損失は安定化する。圧力がこの時点ではカラム内で一定であり、カラムの上方および下方の両方で同一であるので、カラムを出る移動相の流速は、ピストンを通ってカラムに入る移動相の流速と等しい。

図8は、上清の除去を図示する。一旦ベッド142が完全に圧密化すると、ピストン132がベッド142と接するまで、ピストン132は上清中を下に移動される。上述のように、初めにカラムに導入される媒体の量は、圧密化されたベッド142とピストン132が接する高さが、チューブ状フィルム101が上部つなぎ材107によってピストン132に対して密着できる位置と水平になるように選択される。

ピストン132がカラム内を降下されていくにつれ、カラムチューブ105、チューブ延長部106、頂部アセンブリ131、および底板102との間の内部容積は、カラム内側にあるピストンシャフト134の長さによって占められる体積によって減少される。液体はほぼ圧縮不可能なので、ピストンシャフト134によって占められる体積がどちらかのポートによってカラムから出ていく同体積の移動相によって相殺されるように、頂部処理ポート133、底部処理ポート103、またはその両方が開いたままであるのがよい。

図9および10は、ピストン132のシーリングを図示する。図9に示すように、チューブ状プラスチックフィルム101とピストン132との間に気密シールを形成するために上部つなぎ材107がまず密着される。一旦シールが形成されると、図10に示す状態を達成するために頂部アセンブリ131、チューブ延長部106、およびピストン132の上方の上清122を取り除くことができる。頂部アセンブリ131、チューブ延長部106、および上清122の除去は、まずピストン132からピストンシャフト134を外し、次いでピストンシャフト内側の開口部を通じて上清122を空にすることによって達成することができる。次いで頂部アセンブリ131とチューブ状プラスチックフィルム101との間のシールが破られる。次いで頂部アセンブリ131、ピストンシャフト134、およびチューブ延長部106が取り除かれる。

軟質または半硬質媒体で典型的であるように、分離媒体が充填時にカラム中で圧縮された場合は、媒体は通常ピストンに対して力を及ぼし、力の大きさは媒体のヤング率と関連している。チューブ状プラスチックフィルム101がそれ自体でこの強さを持ちこたえることができず、かつ膨張してベッドの密度または均一性を低減させる傾向がある場合は、ピストンの位置を維持するために外部器具を使用することができる。上部つなぎ材107を密着させるために使用される工具が、かかる器具の例である。

必要に応じて、チューブ状プラスチックフィルムのピストン上方に延在する部分は、後の時点でチューブ状プラスチックフィルム内に媒体を再懸濁させるという選択肢を残しておく以外はカラムのさらなる操作において機能を果たさないので、切断し除去することができる。再懸濁は、頂部アセンブリ131を再び載置し上部つなぎ材107を離し、続いて図9から図1に向かって逆の順序で実施することにより達成することができる。

図11は、精製用のカラムの構成を図示する。キャップ131は、カラムチューブ105の頂部に結合されている。キャップ131は、カラムの使用中に、すなわち衛生化、精製などの際にカラム内の液圧を保持する働きをする。キャップ131は、上に記載のように、ピストン132に対するベッド142の機械的圧力も維持する。さらに、等しい体積の移動相の除去を可能にするために底部処理ポート103または頂部処理ポート133のいずれかを開口したままにして、ピストンを押し下げることによってベッドをさらに圧縮するためにキャップ131を使用することができる。

図11に示すような充填カラムの構成は様々な長所がある。

(1)カラムの調製に使用されたチューブ延長部106が取り除かれているので、カラムの全体のサイズは最小限である。

(2)生成物と接触する部品点数が最小限である。当該部品には、ピストン132、底板102、処理ポート103、133、およびチューブ状プラスチックフィルム101の内表面のみが含まれる。食品等級および薬品等級の材料は高価であるので、それらの使用を最小限にするとカラムのコストが低減される。これにより、カラムを「使い捨て」カラムとして使用することも可能になる。

(3)カラムの部品の大部分、すなわちカラムチューブ105、支持板113、チューブ延長部106、および頂部アセンブリ131は、機械的支持のみを目的としたものである。これらが薬品もしくは食品と適合する材料または処理溶液と適合する材料から構築されるという要件はない。これらは生成物とは接触しないので、相互汚染の危険性なく他の用途向けにリサイクルすることができる。

(4)ピストンがカラムチューブより小さい分取クロマトグラフィーカラムでは、移動相分配システムは、カラムの外側部分まで移動相を拡大させられないことが多い。この外側部分の潅水が不十分であると衛生面での懸念が生じ得る。本発明では、チューブ状プラスチックフィルム101は、ピストン132の周囲に密着し、ピストンの下のチューブ状プラスチックフィルム内側のカラム部分は、ピストン自体に非常に近接しており、これにより分配および衛生に関する懸念が軽減される。

(5)カラムは高い液圧に耐えることができ、その高い液圧に耐える能力は、その機械部材の寸法によってのみ制限される。チューブ状プラスチックフィルムはあらゆる方向に支持され、プラスチックフィルム101が底板102またはピストン132に対して密着された部分以外は、機械抵抗を必要としないライナーとして働く。チューブ状プラスチックフィルムの支持されていない部分は、カラム内側の高圧に応じて膨張する可能性があり、破裂の危険性があるが、この危険性は、キャップ頂部アセンブリ131とピストン132との間のスペースおよび底板102と支持板113との間のスペースを外部液体で満たすことにより軽減することができる。この外部液体はカラム内部とは接触せず、なおかつ機械部品で支持されていない箇所のフィルムを保持する。

(6)チューブ状プラスチックフィルム101は薄くかつ透明にすることができ、これは、温度検知および圧力検知ならびにフィルムを通した光学、超音波または他の信号の検出を容易にする。したがって、フィルムは、食品および薬品との接触のために設計された高価な器具の必要性ならびに処理溶液と適合する材料の必要性を回避する。フィルムは、処理と処理との間での相互汚染の懸念も払拭する。検知および検出用の計測器は、例えばカラムチューブにそのような計測器を挿入することにより、フィルムと直接接触して配置することができ、または上に記載のような外部流体と接触して配置することができる。

(7)薄く透明なチューブ状プラスチックフィルムの使用はまた、カラムチューブに対する電気抵抗加熱によるものであるかまたはチューブ状プラスチックフィルム外側での液体の循環によるものであるかにかかわらず、熱交換に有益であり得る。カラム内側の処理液と直接接触しないで冷却液または加熱液が循環できる流路を設けるために、微細溝をカラムチューブ105内に形成することができる。

(8)カラムチューブは、プラスチック、スチールまたはステンレススチールなどの不透明な材料で作ることができる。ベッドの観察を可能にするためにカラムの長さに沿ってカラム壁にスロットを内包することができる。至適なスロットは、それを通しての観察には十分に幅が広いものであるが、液圧下でのスロットを通したチューブ状プラスチックフィルムの突出を回避するには十分に幅が狭いものである。したがって、スロットは廉価なのぞき窓として働くことができる。

(9)繊維構造物と共押出しされたプラスチックフィルムでできているものなどの機械的抵抗が高いチューブ状プラスチックフィルムは、頂部アセンブリ131および支持板113無しで、またはカラムチューブ105さえも無しで使用することができる。

(10)上に記載の特徴は、図12に図示するようなクロマトグラフィーカートリッジを作製する際に容易に適合させることができる。このカートリッジは、ピストン132、底板102、頂部処理ポート133、底部処理ポート103、つなぎ材(リング104、107など)、チューブ状プラスチックフィルム101、低コストアウターチューブ168、およびピストン132と底板102との間を所望の距離に維持するためのクランプ169を含む。低コストチューブ168は、先行する図に図示した、より幅が広いカラムチューブ105の内側に嵌合する。

図1〜11のカラムの分解を図13に図示する。頂部アセンブリ131が開かれ、底板102、チューブ状プラスチックフィルム101、下部および上部つなぎ材104、107、ならびにピストン132を含む部品がカラムチューブ105から持ち上げられる。代替案としては、充填された媒体を上方から除去できるようにするために上部つなぎ材107を緩めピストン132を取り除き、次いで底板102およびチューブ状プラスチックフィルム101を取り除くことを可能にするために底部クランプ114を取り外すことができる。次いでカラムチューブ105、底部クランプ114、ベッド高調整システム112、頂部アセンブリ131、底部クランプ114、および他の部品は再使用することができる。

図15は、カラムの基部に対する打撃タッピングを使用する、これにより均一な充填が支援されるさらなる充填方法の原理を表す。この図面では、カラムは、単に天板170、底板102、および媒体のベッド172によって図示されている。これは、確実に移動相に気体が含まれないようにするための空気トラップ179が任意で続くポンプ174を使用することによって、流動充填がどのように行われるかも示す。

矢印173で示される移動相の流れは、重力に加わる媒体粒子に対する下方への力を及ぼす。これは、より下方の粒子またはカラム壁に対して媒体粒子を安定した様式で沈降させる。この下方への力が強いほど、粒子の沈降が早く、かつより下側の層に対してこの粒子によって及ぼされる力が強くまり、平衡に達するまで何らかの局所的な再配置が誘導される。流動充填は、小さな粒子以前に大きな粒子が沈降するのを防ぐ。代わりに重力によって粒子を沈降させた場合は、大きな粒子がまず沈降しカラムの底に集まる一方で、小さな粒子はよりゆっくりと沈降し、カラムの頂部に小さな粒子を集中させることになる。より速く沈降することはまた、打撃を維持しなければならない時間を短縮し、したがって粒子の破損の危険性を低減する。この下方への力は、打撃が行われている間中は維持されなければならない。

打撃テーブル175は、床に固定されたアクチュエータ175bにより垂直に作動される、ここではハンマーと呼ばれる可動性の塊175aを含むことができる。このハンマー175aは、そのエネルギーが伝達される板175dに対して周期的に突出する。図15〜18に図示した態様では、板175dは、衝撃吸収を最小限にするように低周波数では剛性が低い弾性ブロック175cによって地面に繋がれている。この弾性ブロック175cはばねと置き換えることができる。175cの代わりに、垂直運動に対する制約を与えずに板175dを単に導く円筒状の継手を導入することによって、衝撃の吸収をより少なくすることもできる。所与の周期で、ハンマー175aは板175dに衝撃を及ぼし、この板がわずかに持ち上がる(右側の構成)。テーブル175dの重力および弾性ブロックの剛性の下で、打撃板はその下方位置へ戻り(左側の構成)、別の衝撃が生じる。

いくつかの態様では、回転が抑制されたロータリーハンマードリルを用いて打撃を与えることができる。

打撃は、粒子にエネルギーおよび上方への加速度を与え、より高いエネルギーの平衡状態からより低いエネルギーの平衡状態(すなわちより安定している)まで移行させる。一方から他方までの移行は、最初の平衡状態を離れる、例えば隣接する粒子を乗り越えるまたはそれを横へ移動させるかもしくは静止摩擦を打ち消させるエネルギーを必要とする。

この打撃は、不均衡な塊(unbalanced mass)の回転または振動テーブルに固定されたアクチュエータを用いた塊の垂直方向の反復運動によって行われる正弦波振動とは様々な様式において異なる。本明細書において記載の方法では、打撃の周波数は低い(例えば、約5mm未満の振幅で約0.2〜約100Hzである一方で、正弦波振動は通常約50Hzを上回るものを及ぼす。いくつかの態様では、打撃はハンマーの塊の殴打により非常に高い加速度を伴う一方で、正弦波振動では加速度は限定的である。いくつかの態様では、打撃はカラムの縦軸において垂直方向に沿って作用するのみである一方で、正弦波振動機は通常は面内において多方向的であるかまたは対向する対と組み合わされた場合は一方向的である。いくつかの態様では、打撃は本質的にはベッドにおける粒子の再配列を目的とする一方で、高周波数正弦波振動では摩擦低減(ウォール効果など)が目的である場合が多い。

打撃および下方への力という2種類の作用の力自体は垂直軸に沿って加わる。打撃は非連続的である一方で、垂直の力(重力+流動循環)は連続的である。打撃の力の最大規模は一般に下方への力より大きい。したがって、得られる力は常に垂直のものであって、時には、その強さが下向きの力よりも大きい上向きの打撃インパクトの間は上方向で、時には、下向きの力が加わった下向きの打撃インパクトの間または打撃が起きない際は下方向である。得られる力の平均値は、媒体充填を可能にするため下方向において正の値となる。

図16は、打撃テーブルに載置された、図5と同様の、チューブ延長部を備えたカラムアセンブリの一態様を図示する。打撃テーブルは、ハンマー175aが静止状態にある際の左側の下降位置、175dがハンマー175aによって殴打される際の右側の上昇位置という、2つの構成で示されている。この態様では、カラムアセンブリ全体が打撃を受ける。

図17は、頂部アセンブリ131、チューブ延長部106、ピストン132、およびピストンシャフト134を含む上部がカラムの下部および打撃テーブル175から隔離されている、図16の態様に代わる一態様を図示する。これら上部は、チューブ延長部106に取り付けられた独立した枠体180に載置されている。軟質材でできたライナー101は、上部を打撃から遮断することを可能にする一方で、打撃を受ける下部および打撃から遮断された上部の間のカラム内側の水密性を保持する。したがって、いくつかの態様では、上部は、結果として経時的な材料疲労を伴う打撃の機械的な力を受けない。これは、打撃テーブル175にかかる重量ひいてはその慣性も減少させる。慣性が減少するので、ニュートンの法則を考慮すれば加速度は増大する。

図18は、図16および図17の態様に代わる、頂部アセンブリ131についての一態様を図示する。これは、ライナー101が、チューブ延長部106の上方に嵌合された頸部184に挟み込まれるよう十分に軟質であることが前提になる。一旦ライナー101が挟み込まれると、頂部137が載置され、ナット181または図2における108に関するクランプもしくはボルト付きフランジにより頸部184に対して密着する。密着すると、ライナー101は挟まれて水密になる。カラム中にライナーをシールするためのこの解決策は、本発明のあらゆる態様に対して容易に実施することができる。

既出の態様と比べた別の任意の変更点はまた図18に見られる。天板137はスラリー注入ポート182を包含する。このスラリー注入ポート182は、充填操作中には開口部を閉塞することができる弁を包含し、したがってこの操作中の液圧に耐えるように設計されている。137の中空形状は、ピストン132の下にスラリーを注入することができるように、スラリーポートの開口部上方にピストン132を位置決めすることを可能にする。点線132sは、スラリーポート上方の上昇位置に位置する際のピストン132を示す。ピストン132を通じて移動相も注入しつつ182を通じて媒体を注入することにより、スラリーが流れに運ばれ、迅速にカラムの底に沈降する。この構成は、媒体粒子がピストン上方の領域に移動しないことを確実にする。これはまた、例えば媒体の投入不良によって充填ベッドの上面が上部つなぎ材107に達しない場合に、カラム中の媒体の量の調節を可能にする。これはまた、ベッドの構築中にカラムに媒体を直接「投入」することを可能にする。可能な方法は、ピストン132がスラリーポート開口部上方に位置する状態でカラムを充填緩衝材で満たし、182を通じて媒体を注入しつつ頂部処理ポート133から底部処理ポート103まで充填緩衝材を連続的に、得られる充填ベッドの上面が上部つなぎ材107のすぐ下になるまで循環させることであり得る。182が横に位置することによってカラムにおける媒体の不均等な分配が誘導されることを回避するために、いくつかのスラリー注入ポート182を設置することができるか、あるいは、この最初の充填の後に、底部処理ポート103から頂部処理ポート133まで充填緩衝材を上昇流で循環させることによるかまたは底部処理ポート103を通じた空気の拡散により、媒体を最終的に所定の位置に再懸濁させることができる。次いで、打撃および流動充填を組み合わせた充填操作を、スラリー注入ポートを閉じた状態で繰り返すことができる。

図19〜21は、ピストン132と最終的にはまた底板102とでライナー101を特にシーリングするためのカラムの代替設計を図示するが、充填方法の原理は変わらない。この態様では、図19に示すライナーとピストン132および最終的には底板102との間ののシーリングは、既出の態様における104および107などの外部つなぎ材によっては得られないが、例えばOリングまたはローブ継手もしくはスクレーパーシールを非限定的に含む任意の他のシールであり得るシール183によって得られる。この場合、シール183が105の頂部で係合した時にライナー101とピストン132との間にまたは105の底部で係合した時にライナー101と底板102との間にシーリングを形成するように、少なくとも部品132および102が位置しなければならない箇所では、105の空洞は正確な寸法をしている。

図5および6について記載した既出の節で説明したように、チューブ延長部106内に位置している時は、ピストン132はフィルム101に密着しない。図19の態様では、これは、シール183がチューブ延長部106においてピストン132とライナー101との間では密着しないように106の空洞をチューブ105よりも大径に設計することにより得ることができる。これは、ライナーが液圧下で106の内径まで膨張するよう十分に軟質であることを前提としている。図5〜7に記載したものと同じ充填方法が適用できる。図19に示すようにベッドが圧密化されている時は、ピストン132は降下され、チューブ105内に係合される。これは面取り部(すなわち端部)を形成して、105の上端の106の内径から、シール183がピストン132とライナー101との間に密接に嵌合することができる直径まで、内径を適合させる。したがって、この面取り部はピストンを導き、図20に示すようにピストン132がベッドと接し101とシールされるまでシール183を漸進的に圧縮する。

この位置では、ピストンシャフト134、頂部アセンブリ131、およびチューブ延長部106の取り外しを可能にするために、ピストン132は所定の位置に保持されなければならない。ピストンの保持は、例えば上に述べたように、媒体によって及ぼされる力に耐えるものでなければならない。図20は、ピストンを保持するために任意で組み合わせることができる185および186を用いた2つ可能な解決策を図示する。所定の位置にピストンを保持することができる他の解決策も可能である。部品186は、105の開口部を通して導かれる1つまたは複数の針である。カラムに導入されると、この針186は、ライナーを貫通し、ピストン132に対して媒体によって加えられる上向きの力に対抗する止め片としてピストンを保持する。この針186は容器に接続することができ、したがって上側の部品(106、134、101)の取り外しの前にピストン132の上方の上清を取り除くことができる。もし何らかの理由で、ライナー101を貫通してはいけない場合(例えば、複数回の充填および放出を可能にするためにチューブ延長部およびライナーが残される場合)は、1つまたは複数のピン185を、ピンがライナーを貫通するのではなく図20aに拡大表示して示すようにカラム内側に単に押し込まれるという違いはあるが、186と同じ方式で嵌合させることができる。該解決策の設計は、上側の部品106、134、および101の取り外しを妨げることなく185および/または186が105上に維持できることを確実なものにする。

一旦これらの上側の部品が取り除かれたら、図21に図示するようにキャップ131を装着することができる。キャップを装着した後にピン185または針186を取り外すか、またはその位置に残すことができる。針185またはピン186を取り除いた瞬間からキャップ131を装着する瞬間までの間、外力がピストンを所定の位置に保持する場合は、これらはキャップ131が装着される前に取り除くこともできる。

図19および20に記載の態様の1つの興味深い外延は、この解決策をライナー101の無い構成に容易に適合させることができるということである。この場合、ピストン132および底板102はチューブ105と直接接触している。この局面では、チューブ延長部分106はシールによってカラムチューブ105の頂部に水密なやり方で載置される。いくつかの局面では、チューブ延長部106およびチューブ105は、一ピースの、または部品を一つに溶接もしくは組み立ててできた、単一のアセンブリとして設計することができる。この局面では、生成物と接触している部品105および106は、理想的には食品等級または薬品等級の材料でできている。

本発明は、実験室での使用のための小径のものから大きな工業規模のものまであらゆる規模の栓流クロマトグラフィー用途に有用である。本発明はまた、天然高分子、有機高分子、ならびにハイドロキシアパタイト、シリカ、Ti0₂、および珪藻土などの無機材料に基づいたマトリクスを含むあらゆる種類の分離媒体と共に使用することができる。

本発明は、ベッドが膨張している期間中に上部アセンブリおよびチューブ延長部を使用することによる、膨張ベッド用途にも容易に適合される。本発明は上に記載のもの以外の充填手法に容易に適合される。本発明は、図2〜9のシーケンスを複数回繰り返すことにより、単一のチューブ状プラスチックフィルムを使用しつつ、図14に示すようにカラムを積層することによって実施することもできる。同じ分離媒体で充填されると、積層されたカラムは床面積を節約することができる。積層されたカラムを用いると、移動相は同時にカラムの異なる入口ポート間で均等に分配されカラムの異なる出口から捕集されて、より大きなカラムで得ることができる成果と同等の成果が達成される。異なる種類の媒体で充填されると、積層されたカラムは、異なる精製段階用に使用することができる。カラムの各部はその専用の入口および出口処理ポートを有するので、カラム各部は、独立したカラムとして、異なる緩衝剤および異なる器具と共に使用することもできる。

ライナーを備えたカラムの概念は、図22に図示したものなどのより一般的なクロマトグラフィーカラム設計で使用することもできる。この態様では、ピストン132は、図19と同様に、例えばOリングまたはローブ継手もしくはスクレーパーシールを非限定的に含む任意の他のシールであり得るシール183を包含する。しかしながら、カラムチューブが2つの部分106および105でできた先に記載の設計とは対照的に、図22の態様では、カラムチューブはスラリーの体積を含むのに十分に背が高い1つの円筒部分105でできている。ピストン132は、カラムチューブ105全体に沿って密着している。カラム内で液圧を絶えず受けるので、ピストン132は、例えば、カバー137内で旋回する中心ナット190を回転させることにより上下させることができる中心ねじ191に取り付けることによって、所定の位置に保持される。図22の態様では、ライナーは、チューブ105内に位置しかつウェッジ192によって105の上端に保持されるか、または、ライナーが十分に軟質である場合は、ライナーは図18もしくは19などの先行する設計に図示するように頸部に挟み込むことができる。図22に図示する態様の1つの長所は、規制対象生成物について、カラムチューブの材料が薬品または食品と接触することが妥当であるか検証する必要がないということである。もちろん、生成物が規制対象である場合は、ライナーはそのような妥当性の検証がなされているであろう。これにより、高価な高品位材料の使用が最小限になる。

ライナーが十分に厚くかつ軟質である場合は、カラム設計は図23に図示するように簡素なものであり得る。図22と比べて、底板102とライナーとの間およびピストン132とライナー101との間のシーリングは、図22の183のようなシールなしに、機械的圧縮により直接得られる。ピストン132(または底板102)とライナー101との間のせん断応力を最小限にするために、ピストンおよび底板の外端は突起(例えば、ビーズ状のもの)を包含することができ、これは、ライナー101におけるピストン132(または底板102)の円滑な装着または動きを確実なものにする。図23の態様では、突起(これは水密性をもたらす)はフィルタと同じ高さに位置する。これは、カラム内部容積が移動相の流れを受けかつカラム内のデッドスポットの危険性を低減させることを確実なものにする。

本明細書において記載の方法および概念は、クロマトグラフィー以外の目的のために、粒子でできたコンパクトかつ均質なベッドを調製するために使用することもできる。このような目的の一例はろ過であり、別の例はクロマトグラフィーのための予備段階としてのベッドの使用である。例えば、本発明の局面は、重合によりモノリス構造へ粒子のベッドを融合させる際に使用することができる。本発明の局面は、プラスチックフィルム内側の底板と天板との間に、円盤状のものなどの他の媒体構成を有するクロマトグラフィー媒体を調製するために使用することもできる。本発明の局面は円形断面のカラムに限定されない。ダイナミックシーリングの必要性をなくすことによって、本発明は、多角形、楕円形などのほぼすべての断面形状のカラムに容易に適合させることができる。チューブ状プラスチックフィルムは、EPDMまたはシリコーンなどの弾性フィルムであることもできる。

上述のように、本明細書においては、クロマトグラフィーカラムを充填するために、クロマトグラフィーカラムの底板および/またはピストンのボア孔にフィルタを適用する方法も提供される。この方法は、本明細書において記載の他の方法(例えば、ライナーおよび/または打撃充填の使用)と共に適用することができるか、またはこのような方法の非存在下で使用することができる。ピストンのボアにおけるフィルタ(3)の位置決めを図示する図24に一態様を図示する。他のところで述べたように、底板のボアにフィルタを固定するために同じ作業を適用することができる。この固定は少なくとも次の2つの役割を果たす：媒体がフィルタを迂回しフィルタの後ろにある分配チャンバに進入するのを防ぐためのシーリング手法として働き、かつ移動流を受けつつフィルタ(3)を所定の位置に保持するための機械的固定具として働く。実際には、移動相を下向きに注入すると、フィルタ(3)のその多孔質材料による流動抵抗が軸方向の力に変換され、これはピストンからフィルタ(3)を押しのける傾向がある。フィルタ(3)はその外径によって、および最終的にはその表面に分配される付加的な固定具(留め具)と共に、保持することができる。図24は、フィルタねじ(28)がフィルタねじガスケット(29)でシールされている態様を図示する。フィルタねじガスケット(29)は、ねじのねじ山における液体または混入物の拡散の防止を補助する。これらガスケットは、フィルタねじ(28)が据えられるフィルタの孔に移動相が進入するのも防ぐ。留め具が、分配における局所的な特異点を生み出し得るので、留め具の大きさおよび数は最小限にされ得る。いくつかの態様では、収縮によるフィルタの固定が十分な場合は、フィルタを保持するための留め具は全く含まれない。

収縮手法は、ピストン(2)または底板に使用するポリプロピレンまたはポリエチレンなどの材料の熱膨張を利用する。ピストン(2)および底板はボアを含む開口(27)を囲み、開口は、直径が周囲温度ではフィルタよりわずかに小さく、より高い温度ではフィルタの直径よりわずかに大きいかまたは同等である。例えば、30℃から100℃まで熱せられたポリプロピレンは約1%膨張する。必要であれば、フィルタは、冷温でのフィルタ材料の熱収縮とフィルタまたは底板ボアの熱膨張を累加するように冷却することができる。

本明細書に添付の特許請求の範囲では、「a」または「an」なる語は「1つまたは複数」を意味するように意図される。「含む(comprise)」ならびに「含む(comprises)」および「含んでいる(comprising)」などのその変形は、工程または構成要素の記載に先行する際は、さらなる工程または構成要素の付加は任意であり除外されるものではないことを意味するように意図される。本明細書で引用する特許、特許出願、および他の公開済み参考資料はすべて、これら全体が参照により本明細書に組み入れられる。本明細書において引用するあらゆる参考資料またはあらゆる従来技術全般と本明細書の明示的な教示との間のどのような矛盾も、本明細書における教示を支持して解決するように意図される。これには、当技術分野で理解されている単語または表現の定義と本明細書で明示的に提供されている同一の単語または表現の定義との間のいかなる矛盾も含まれる。

Claims (31)

1. 硬質カラムシェルと、
   該硬質カラムシェルに結合され、硬質かつ液体不透過性の底板基部を覆う多孔質材料の層を含む底板であって、該硬質かつ液体不透過性の底板の基部がその中に液体の通過のための底板ポートを有する、該底板と、
   硬質かつ液体不透過性のピストン基部を覆うフィルタを含むピストンであって、該硬質かつ液体不透過性のピストン基部が、液体の通過のためのピストンポートを有し、該ピストンが、ピストンとカラムシェルとの間にクリアランスがある状態で該カラムシェル内のチューブ内に嵌合し、そのため液体が該ピストンを通過することが可能になり、これにより、該ピストンが該カラムシェル内を移動する時に、該ピストンの上方および下方の圧力が均一になる、該ピストンと、
   分離媒体を含み且つ該分離媒体と接触している可撓性で水不透過性の材料の該チューブであって、該チューブが該硬質カラムシェルと完全に接触するように第一端が開口し、第二端が該底板で閉塞された、該ピストンを取り囲む、該チューブと
   を含む、クロマトグラフィーカラム。
2. 可撓性で水不透過性の材料が弾性である、請求項1記載のクロマトグラフィーカラム。
3. 底板上の多孔質材料の層が平面であり、硬質かつ液体不透過性の底板の基部が該基部内の底板ポートに向かって勾配した凹状の底板上面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該硬質かつ液体不透過性の底板の基部の外縁に沿って該基部に、該底板の外縁の内側において該多孔質材料の層と該硬質かつ液体不透過性の底板の基部との間に隙間を残しつつ接触する、請求項1記載のクロマトグラフィーカラム。
4. ピストン上のフィルタが平面であり、該ピストンが、該フィルタに面しかつ該ピストン内のピストンポートに向かって勾配したピストンの凹面を有し、これによって、該フィルタが該凹面の外縁に沿って該凹面に、該外縁の内側において該フィルタと該凹面との間に隙間を残しつつ接触する、請求項1記載のクロマトグラフィーカラム。
5. 底板上の多孔質材料の層が平面であり、基部が該硬質かつ液体不透過性の底板の基部内の底板ポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該硬質かつ液体不透過性の底板の基部の外縁に沿って該基部に、該底板の外縁の内側において該多孔質材料の層と該硬質かつ液体不透過性の底板の基部との間に隙間を残しつつ接触し、
   ピストン上のフィルタが平面であり、該ピストンが、該フィルタに面しかつ該ピストン内のピストンポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該ピストンの該フィルタが該凹面のピストン外縁に沿って該ピストンの該凹面に、該ピストン外縁の内側において該フィルタと該ピストン凹面との間に隙間を残しつつ接触する、請求項1記載のクロマトグラフィーカラム。
6. 該硬質カラムシェルが高さを有し、かつ該硬質カラムシェルの高さを伸長させるために該硬質カラムシェルに脱着可能に取り付け可能なカラムシェル延長部をさらに含み、
   可撓性で水不透過性の材料のチューブが、該硬質カラムシェルおよび該硬質カラムシェル延長部の両方を介して延在するのに十分な長さのものであり、該カラムシェル延長部が、ピストンと該カラムシェル延長部との間にクリアランスがある状態で該ピストンを受け入れるのに十分な幅のものであり、そのため液体が該ピストンを通過することが可能になり、これにより、該可撓性で水不透過性の材料のチューブが該硬質カラムシェルおよび該カラムシェル延長部の両方の内部にありかつ該ピストンが該チューブ内を移動する時に、該ピストンの上方および下方の圧力が均一になる、請求項1記載のクロマトグラフィーカラム。
7. カラムシェル延長部に取り付けられかつピストンを支持するキャップを更に含み、かつ更に可撓性で水不透過性の材料のチューブの第一端が、該キャップに結合されている、請求項6記載のクロマトグラフィーカラム。
8. クロマトグラフィーカラムにおいてピストンの下へのクロマトグラフィー媒体のスラリーの注入を可能にするスラリー注入ポートをさらに含む、請求項7記載のクロマトグラフィーカラム。
9. クロマトグラフィーカラムにおける分離媒体の粒子の充填を向上させるために硬質かつ液体不透過性の底板の基部を律動的にタッピング(tapping)することができる打撃テーブルを該硬質かつ液体不透過性の底板の基部の下にさらに含む、請求項1記載のクロマトグラフィーカラム。
10. クロマトグラフィーカラムが分取クロマトグラフィーカラムである、請求項1記載のクロマトグラフィーカラム。
11. (a)硬質カラムシェルにカラムシェル延長部を取り付ける工程であって、該硬質カラムシェルが高さを有し、該カラムシェル延長部が上端および底端部を有し、該底端部が該硬質カラムシェルの高さを伸長させるために該カラムシェルに取り付けられ、かつ該上端が該底端部の向かい側にある、該工程；
    (b)該硬質カラムシェルおよび該カラムシェル延長部に可撓性で水不透過性の材料のチューブを配置する工程であって、該チューブは第一端が開口し、第二端が硬質かつ液体不透過性の底板の基部の上に多孔質材料の層を含む底板で閉塞され、該多孔質材料の層はチューブの該第一端に面し、かつ該硬質かつ液体不透過性の底板の基部はその中に液体の排出のための底板ポートを有する、工程;
    (c)該硬質カラムシェルおよび該カラムシェル延長部の中に伸長するように該チューブに分離媒体粒子の十分な量のスラリーを配置しかつ該スラリーの上の該チューブにピストンを配置する工程であって、該ピストンは該スラリーに面したフィルタと該フィルタの上に液体を供給するためのピストンポートとを有する、工程;
    (d)該ピストンと該底板との間に液体の下方循環を起こして、該チューブの該に硬質カラムシェル内にある部分に該スラリーを沈降させかつ圧縮する工程;
    (e)該スラリーの上に該ピストンを降下させて該粒子を充填ベッドに圧縮する工程;ならびに
    (f)該カラムシェル延長部を取り除いて、該充填ベッドを含む該硬質カラムシェルを残す工程
    を含む、クロマトグラフィーカラムを充填する方法。
12. 基部の下からの打撃タッピングでスラリーの充填を補助する工程を含む、請求項11記載の方法。
13. 打撃タッピングが、5mm未満の振幅で0.2〜100Hzの周波数で起きる、請求項12記載の分取クロマトグラフィーカラム。
14. 工程(d)の前に、ピストンを支持するキャップでカラムシェル延長部の頂部を閉塞する工程、および可撓性で水不透過性の材料のチューブの第一端を該キャップに結合する工程をさらに含む、請求項11記載の方法。
15. (g)充填ベッドを取り囲む、長さを短くしたチューブを残すために、充填ベッドの上方の可撓性で水不透過性の材料のチューブを切断する工程
    をさらに含む、請求項11記載の方法。
16. 底板上の多孔質材料の層が平面であり、硬質かつ液体不透過性の底板基部が該基部内の底板ポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該硬質かつ液体不透過性の底板基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該硬質かつ液体不透過性の底板基部との間に隙間を残しつつ接触する、請求項11記載の方法。
17. ピストン上のフィルタが平面であり、該ピストンが、該フィルタに面しかつ該ピストン内のポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該フィルタが該ピストン凹面の外縁に沿って該凹面に、該外縁の内側において該フィルタと該ピストン凹面との間に隙間を残しつつ接触する、請求項11記載の方法。
18. 分離媒体の充填ベッドを含む硬質で水不透過性のカラムシェルであって、該硬質で水不透過性のカラムシェルは、第一端が開口し第二端が底板で閉塞された、ピストンを取り囲むチューブを形成し、該カラムシェルまたは該ピストンは液体の供給のための上方ポートを含む、カラムシェルと、
    該硬質で水不透過性のカラムシェルに結合され、硬質かつ液体不透過性の底板基部の上に多孔質材料の層を含む該底板であって、該底板基部がその中に液体の通過のためのポートを有する、該底板と、
    硬質で水不透過性のピストン基部の下にフィルタを含み、かつ該硬質で水不透過性のカラムシェル内に嵌合する、該ピストンと
    を含む、クロマトグラフィーカラムであって、
    該硬質で水不透過性のカラムシェルが高さを有し、
    該クロマトグラフィーカラムが、該カラムシェルの高さを伸長させるために該カラムシェルに取り付け可能な硬質で水不透過性のカラムシェル延長部をさらに含み、
    該硬質で水不透過性のカラムシェル延長部が、該ピストンと該延長部との間にクリアランスがある状態で該ピストンを受け入れるのに十分な幅のものであり、そのため液体が該ピストンを通過することが可能になり、これにより、該ピストンの上方および下方の圧力が均一になり、ならびに
    該硬質で水不透過性のカラムシェル延長部が、上端および底端部を有し、該底端部が該カラムシェルに取り付け可能であり、かつ該上端が該底端部の向かい側にある、
    該クロマトグラフィーカラム。
19. 底板上の多孔質材料の層が平面であり、硬質かつ液体不透過性の底板基部が該基部内の底板ポートに向かって勾配した凹状の底板上面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該硬質かつ液体不透過性の底板基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該基部との間に隙間を残しつつ接触する、請求項18記載のクロマトグラフィーカラム。
20. ピストンが上方ポートを有し、ピストン上のフィルタが平面であり、該ピストンが、該フィルタに面しかつ該ピストン内の上方ポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該フィルタが該凹面の外縁に沿って該凹面に、該外縁の内側において該フィルタと該凹面との間に隙間を残しつつ接触する、請求項18記載のクロマトグラフィーカラム。
21. 底板上の多孔質材料の層が平面であり、硬質かつ液体不透過性の底板基部が該基部内の底板ポートに向かって勾配した凹状の上面を有し、これによって、該多孔質材料の層が該硬質かつ液体不透過性の底板基部の外縁に沿って該基部に、該外縁の内側において該層と該硬質かつ液体不透過性の底板基部との間に隙間を残しつつ接触し、かつ
    該ピストンが上方ポートを有し、かつ該ピストン上のフィルタが平面であり、該ピストンが、該フィルタに面しかつ該ピストン内の上方ポートに向かって勾配した凹面を有し、これによって、該ピストンの該フィルタが該凹面の外縁に沿って該ピストンの該凹面に、該外縁の内側において該フィルタと該凹面との間に隙間を残しつつ接触する、請求項18記載のクロマトグラフィーカラム。
22. 硬質かつ液体不透過性のカラムシェル延長部に取り付けられかつピストンを支持するキャップをさらに含む、請求項18記載のクロマトグラフィーカラム。
23. カラムにおいてピストンの下へのクロマトグラフィー媒体のスラリーを注入するために使用することができるスラリー注入ポートをさらに含む、請求項18記載のクロマトグラフィーカラム。
24. クロマトグラフィーカラムが分取クロマトグラフィーカラムである、請求項18記載のクロマトグラフィーカラム。
25. (a)第二端が底板で閉塞された硬質かつ液体不透過性のカラムシェル内に分離媒体粒子のスラリーを配置し、かつ該スラリーの上の該硬質かつ液体不透過性のカラムシェル内にピストンを配置する工程;
    (b)該ピストンを支持するキャップで硬質かつ液体不透過性のカラムシェル延長部の頂部を閉塞する工程;
    (c)該ピストンと該底板との間に液体の下方循環を起こして該スラリーを沈降させかつ圧縮する工程;
    (d)該スラリーの上に該ピストンを降下させて該粒子を充填ベッドに圧縮する工程;および
    (e)工程(c)の後に該硬質かつ液体不透過性のカラムシェル延長部を取り除いて該充填ベッドを含む該硬質かつ液体不透過性のカラムシェルを残す工程
    を含む、請求項18〜23のいずれか一項記載の分取クロマトグラフィーカラムを充填する方法。
26. クロマトグラフィーカラムにおける分離媒体の粒子の充填を向上させるために硬質かつ液体不透過性の底板基部を律動的にタッピングすることができる打撃テーブルを該底板基部の下にさらに含む、請求項25記載の方法。
27. 硬質かつ液体不透過性のカラムシェルおよび硬質かつ水不透過性のカラムシェル延長部が懸濁液(スラリー)状の媒体を含むのに十分な高さであり、該チューブ全体に沿って該チューブをピストンに対してシールするためのガスケットまたは突起を備えた該ピストンをさらに含む、請求項25記載の方法。
28. クロマトグラフィーカラムを充填するために、クロマトグラフィーカラムの底板内のボア孔および/またはピストン内のボア孔にフィルタを取り付ける方法であって、
    該ボア孔を含む開口が膨張するように該底板および/または該ピストンを加熱する工程;
    加熱された開口にフィルタを配置する工程;ならびに
    該底板および/または該ピストンを冷却させて、これにより、該フィルタが該開口に固定されるように該開口を収縮させる工程
    を含む、方法。
29. 加熱された開口に配置されたフィルタが、周囲温度に戻るとすぐに膨張するように周囲温度未満に冷却される、請求項28記載の方法。
30. フィルタ端部を除くフィルタ上の少なくとも1カ所において該フィルタを底板および/またはピストンに締結する工程をさらに含む、請求項28記載の方法。
31. 締結する工程が、フィルタを通して底板および/またはピストンの中まで1つまたは複数のねじを付加することを含む、請求項30記載の方法。

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